CC BY
25
УДК 502.174:637.1.02
DOI: 10.24412/1728-323X-2020-5-125-128
ВЫБОР РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ЗАГРЯЗНЕННОЙ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ
В. А. Щепетова, кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», [email protected], Пенза, Россия,
О. В. Богатова, магистр ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», [email protected], Пенза, Россия
Статья посвящена проблемам утилизации отходов молочного производства. Поставлена цель исследования — предложить ресурсосберегающее оборудование, позволяющее снизить экономические затраты и получить вторичное сырье, для дальнейшего использования в пищевой промышленности. Были рассмотрены характеристики образующихся отходов на предприятии и в качестве исследуемого объекта выбрана загрязненная молочная сыворотка. Проанализировав современный рынок продаж молокоперерабатывающего оборудования, в качестве ресурсосберегающего был выбран сепаратор Ж5-ОХ2-С. Проведя анализ технологического процесса на исследуемом предприятии, количества и качества образующейся загрязненной молочной сыворотки, были рассчитаны следующие показатели для внедряемого оборудования: производительность сепаратора; экономия затрат на технологическую электроэнергию и воду; годовая экономия затрат средств труда и полная экономия текущих затрат; экономическая эффективность вложений и сроки окупаемости оборудования. Кроме того, в качестве альтернативного оборудования был предложен вибросепаратор A40S-1-66 CIP. Проведен сравнительный анализ вышеуказанных сепараторов, рассмотрены преимущества и недостатки предлагаемого оборудования.
The article is devoted to the issues of dairy production waste disposal. The goal of the study is to offer resource-saving equipment that allows to reduce economic costs and obtain secondary raw materials for further use in the food industry. The characteristics of the waste generated at the enterprise were considered and contaminated milk whey was selected as the object under study. Having analyzed the modern sales market for milk processing equipment, the Zh5-ОХ2-С separator was chosen as a resource-saving one. After analyzing the technological process at the investigated enterprise, the quantity and quality of the resulting contaminated milk whey, the following indicators were calculated for the equipment being introduced: separator performance; saving costs for technological electricity and water; annual savings in labor costs and complete savings in operating costs; economic efficiency of investments and payback periods of equipment. In addition, the vibration separator A40S-1-66 CIP has been proposed as an alternative equipment. A comparative analysis of the above separators is carried out, the advantages and disadvantages of the proposed equipment are considered.
Ключевые слова: молочная промышленность, отходы производства, молочная сыворотка, ресурсосберегающее оборудование, сепаратор, экономическая оценка.
Keywords: dairy industry, production waste, milk whey, resource-saving equipment, separator, economic assessment.
Введение. В Российской Федерации молочная промышленность занимает одно из первых мест среди перерабатывающих предприятий. В нее входят отдельные производства, а также и комплексы, например, маслоделие, сыроделие, выпуск консервов сгущенных и сухих молочных продуктов, мороженого, продуктов детского питания и т. д. В настоящее время производители особое внимание уделяют органолептическим показателям, помимо этого, хотят увеличить срок годности и окупаемость изготавливаемых продуктов. Для того чтобы соответствовать требованиям современного рынка, приходится вносить изменения в традиционные способы получения, рационализировать состав, разрабатывать новые технологические карты для комбинированных молочных продуктов с добавлением немолочных компонентов и (или) пищевых добавок.
Кроме того, весомой проблемой являются и отходы производства. Утратившие полностью или частично исходные свойства остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, которые образуются в результате технологических процессов, могут быть безвозвратными и возвратными. На наш взгляд, наибольший интерес представляют последние. К ним относятся: обрат, образующийся при производстве топленого молока, сметаны, масла, закваски; пахта — производство масла, закваски; сыворотка и отходы сепарирования сыворотки — производство творога, получение сыра и т. д. Образовавшиеся отходы можно использовать в других производствах, например, кефира, йогурта, либо частично должны передаваться другим хозяйствам.
Целью данной статьи является, проанализировав конкретное предприятие: продукцию, технологический процесс, образовавшиеся отходы, предложить ресурсосберегающее оборудование, позволяющее снизить экономические затраты и получить вторичное сырье для дальнейшего использования.
Модели и методы определялись задачами, целями и сущностью поставленных практических проблем. Для этого использовались методы теоретического уровня: анализ и изучение литературных источников по данной проблеме, нормативных документов, а также практического уровня.
Результаты и обсуждение
Основная производственная деятельность предприятия ООО «Мечта» г. Сердобск Пензенской области связана с
выпуском молочной продукции: сливочное масло; СОМ (сухое обезжиренное молоко); сметана, сливки; кисломолочные продукты (ряженка, би-фидок, снежок, пахта, молочная сыворотка, кефир, варенец, биокефир, напиток сывороточный с соком и т. д.).
Проведя подробный анализ образующихся отходов на исследуемом предприятии, на наш взгляд, наиболее перспективным в качестве вторичного ресурса будет являться загрязненная молочная сыворотка. Она образуется в качестве побочного продукта при переработке молока, полученного при производстве сыра (подсырная), творога (творожная) или казеина (казеиновая). Характеризуется высоким содержанием белка, углеводов и минеральных солей. Ее состав и свойства колеблются в широком диапазоне и зависят от состава молока, технологических особенностей производства творога, сыра и казеина и т. д.
Исследовав современный рынок продаж мо-локоперерабатывающего оборудования, в качестве ресурсосберегающего мы предлагаем сепаратор Ж5-ОХ2-С. Он разделяет за счет центробежной силы фракции загрязненной молочной сыворотки: осадок, очищенная сыворотка и жировая фракция. Приблизительная стоимость оборудования составляет около 3 200 000 рублей.
Проведя анализ технологического процесса на исследуемом предприятии, количества образующейся загрязненной молочной сыворотки, мы рассчитали производительность сепаратора:
бф =
((686/12)^ 3 0
24
= 0,079 « 8000 л/ч.
На момент проведения расчетов тариф на электроэнергию составлял 2,5 руб./кВт-ч. Подставляем численные значения в формулу (1) и вычисляем экономию затрат на технологическую электроэнергию.
Ээ = 19 800-2,5 = 49 500 руб.
Расчет экономии затрат на технологическую воду производим по формуле
Эв Эв.т * Цт.в, (2)
где Эв.т — годовая экономия воды; Цв э — тариф на технологическую воду.
На момент проведения расчетов тариф на технологическую воду составлял 30 руб./м3.
Подставим численные значения в формулу (2) и получаем экономию технологической воды, которая составит:
Эв = 66-30 = 1980 руб.
Расчет годовой экономии затрат средств труда производился следующим образом. Экономия затрат на амортизацию оборудования рассчитывается по формуле
На
За " Ц'ш'Кз
(3)
Сравнив фактическую производительность выбранного нами сепаратора с количеством образующейся загрязненной молочной сыворотки, мы сделали вывод о том, что данное оборудование подходит для внедрения на ООО «Мечта». Кроме того, нами был произведен расчет экономической эффективности сепаратора и годовой экономии затрат предметов труда. К последним относятся затраты на материалы, технологическую электроэнергию и воду.
Затраты на исходное сырье мы примем равное нулю Эм = 0, так как оно является побочным отходом, образующимся при основном технологическом процессе.
Тогда экономию затрат на технологическую электроэнергию рассчитываем по формуле:
Ээ = Ээ.т * Цт.э, (1)
где Ээ.т — годовая экономия электроэнергии, кВт -ч; Цтэ — тариф на технологическую электроэнергию, руб./кВт -ч.
где Ц — цена установки, руб.; На — норма годовых амортизационных отчислений, На = 10 %; Кзан — коэффициент занятости установки, Кзан = 1.
Подставим числовые значения в формулу (3).
За = 3 200 000- 100 *1 = 320 000 руб.
Затраты на ремонт оборудования Зр составляют 5 % от стоимости установки.
Зр = 3 200 000-0,05 = 160 000 руб.
Экономия затрат на комплектующие изделия будет составлять Эк = 850 000 руб.
Полная экономия текущих затрат определяется по формуле
Эгод = Эм + Эт.э + Эв.т + Эам + Эр + Эк. (4)
Экономия затрат на комплектующие изделия составляет Эк = 850 000 руб.
Подставим численные значения в формулу (4).
Эгод = 49 500 + 1980 + 320 000 + 160 000 +
+ 850 000 = 13 811 480 руб.
Тарифная заработная плата Зот основных производственных рабочих определяется на основе трудоемкости работ
Зот ^ Тг >Стар.ср,
(5)
г = 1
где п — виды работ; Т — трудоемкость каждого вида работ; Стар.ср — средняя тарифная ставка, соответствующая среднему разряду данного вида работ.
Приведем виды необходимых работ и их часовые тарифные ставки в таблице 1.
Подставим численные значения в формулу (5)
Зот = 90-500 + 55-450 + 45-500 + 30-450 + + 10-300 = 108 750 руб.
где Кцех — коэффициент соотношения к сумме оплаты основных рабочих, Кцех = 85 %.
Зцех = 0,85-108 750 = 92 478 руб.
Общезаводские расходы состоят из расходов на содержание заводоуправления, общезаводских хозяйств и служб и д ругое. Определяются по формуле
Ззав = КЗВА ' Зот *0,01,
(9)
Затраты на заработную плату основных производственных рабочих определяется по формуле
Зосн.р Зот * Кдоп * Кпр * Кп * Ксоц,
(6)
где Кзав — процентное соотношение для определения заводских расходов. Примем Кзав = 65 %.
Ззав = 0,65-108 750 = 70 688 руб.
где Зот — тарифная заработная плата основных производственных рабочих; Кдоп — коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату, Кдоп = 1,12; Кпр — коэффициент, учитывающий премию за работу по технически обоснованным нормам, Кпр = 1,2; Кп — поясной коэффициент, Кп = 1,15; Ксоц — коэффициент, учитывающий единый социальный налог, Ксоц = 1,26.
Зосн.р = 108 750-1,12-1,2-1,15-1,26 =
= 211 786 руб.
Затраты по содержанию и эксплуатацию оборудования, используемого при изготовлении машины, определяются по формуле
Зсэо = Ксэо • Зот '0,01, руб.,
(7)
где Ксэо — процентное соотношение к сумме заработной платы основных производственных рабочих, Ксэо = 50 %.
З = 0 5'
сэо
108 750 = 54 375 руб.
Зцех Кцех'
Зот -0,01,
(8)
Таблица 1
Необходимые виды работ
Трудо- Средний Тарифная
Вид работы затраты, разряд плата за
нормо-ч работ 1 ч., руб.
Сварочные 90 4 500
Механические 55 4 450
Слесарно-сборочные 45 5 500
Электромонтажные 30 4 450
Пуско - наладочные 10 4 300
Зизг = 55 500 + 280 920 + 54 375 + 211 786 + + 92 478 + 70 688 = 765 747 руб.
Себестоимость установки будет определяться суммой затрат на ее проектирование и изготовление:
С = З + З •
н пр изг
(10)
Сн = 301 000 + 765 747 = 1 066 747 руб.
Расчет экономической эффективности вложений. Методом оценки является расчет рентабельности Як и определяется по формуле
Э
Я =
Кк АК ,
(11)
Затраты включают в себя расходы по содержанию персонала и вспомогательных рабочих, расходы на амортизацию, ремонт и содержание зданий и сооружений. Принимаются по данным предприятия в процентном соотношении к сумме заработной платы основных рабочих
где АК — капитальные вложения на осуществление проекта, равные себестоимости установки АК = 1 066 747 руб.
Я = 1 381 48 0 = , 3 Як 1 066 747 1,3
Наряду с показателем рентабельности для оценки эффективности капиталовложений применяется показатель срока окупаемости капитальных вложений Ток
Ток = Я;; (12)
Ток = Г^э = 0,8 года.
Таким образом, при расчетах мы нашли такие значения, как: годовая экономия технологической электроэнергии 49 500 (кВт-ч)/г; годовая экономия технологической воды 1980 м3/г; капитальные вложения на реализацию проекта 1 066 747 руб.; годовая экономия затрат, предметов и средств труда 1 381 480 руб.; рентабельность 130 %; срок окупаемости 0,8 года.
В качестве альтернативного оборудования мы предложили вибросепаратор A40S-1-66 CIP, который предназначен исключительно для фильтрации молочной сырной и творожной сыворотки. Стоимость данного оборудования чуть выше, чем рассмотренного ранее, и составляет около 3 850 000 рублей. Кроме того, при фильтрации сыворотки можно выделить следующие преимущества: высокое качество изготовления и техническая продуманность; низкое потребление электроэнергии; в процессе фильтрации не разрушается структура сырного зерна; сепаратор снабжен безразборной мойкой CIP, что облегчает его обслуживание; низкая стоимость обслуживания.
Недостатком вибросепаратора является низкая скорость транспортирования фракций, а также низкая эффективность процесса разделения.
Таким образом, вибросепаратор A40S-1-66 CIP является альтернативным оборудованием.
Заключение
На предприятии ООО «Мечта» образуется 47 видов отходов в год. Больше всего образу-
ется сыворотки при свертывании молока — около 686 т/год.
На 95 % сыворотка состоит из воды, не имеет пищевых волокон. В 100 мл продукта содержится 0,8 г белков, 0,2 г жиров, 3,6 г углеводов. Энергетическая ценность продукта составляет 20 ккал. Был сделан вывод о возможности использования загрязненной молочной сыворотки в качестве вторичного материального ресурса.
Наиболее выгодными м етодами по переработки молочной сыворотки являются центробежные методы: сепарирование и центрифугирование. При ее переработке могут получаться такие продукты, как молочный сахар-сырец, молочные сахар и лактоза, напитки со вкусо-ароматически-ми добавками из осветленной сыворотки.
Так как установки по обезвреживанию, утилизации или переработке отходов на территории ООО «Мечта» отсутствуют, в качестве ресурсосберегающего оборудования нами был подобран сепаратора Ж5-ОХ2-С для переработки молочной сыворотки. Произведены экономические расчеты, а также в качестве альтернативного оборудования был предложен вибросепаратор A40S-1-66 CIP.
Библиографический список
1. Федеральный закон 89-ФЗ «Об отходах производства и потребления».
2. Федеральный классификационный каталог отходов, утвержденный приказом МПР РФ от 02.12.2002. № 786 и дополнения к ФККО № 663 от 30.07.2003 г.
3. ГОСТ Р 53438—2009 Сыворотка молочная. Технические условия.
4. Гаврилов Г. Б. Справочник по переработке молочной сыворотки. Технологии, процессы и аппараты, мембранное оборудование / Г. Б.Гаврилов, А. Ю. Просеков, Э. Ф. Кравченко. — СПб.: Профессия, 2015. — 176 с.
5. Курочкин А. А., Ляшенко В. В. Технологическое оборудование для переработки продукции животноводства / А. А. Курочкин. — М.: Колос, 2015. — 89 с.
6. Щепетова В. А. Молочная промышленность как один из источников загрязнения окружающей среды // Образование и наука в современном мире. Инновации. — 2016. — № 3. — С. 66—69.
SELECTION OF RESOURCE-SAVING EQUIPMENT FOR PROCESSING CONTAMINATED WHEY
V. A. Shchepetova, Ph. D. in Ecology, Associate Professor, FGBOU VO "Penza State University of Architecture and Construction", [email protected], Penza, Russia,
O. V. Bogatova, M. Sc., FGBOU VO "Penza State University of rchitecture and Construction", [email protected], Penza, Russia References
1. Federal'nyj zakon 89-FZ "Ob othodah proizvodstva i potrebleniya" [Federal Law 89-FZ "On production and consumption waste"] [in Russian].
2. Federal'nyj klassifikacionnyj katalog othodov, utverzhdennyj prikazom MPR RF ot 02.12.2002. [Federal classification catalog of waste, approved by the order of the Ministry of Natural Resources of the Russian Federation dated 02.12.2002]. № 786 i dopolneniya k FKKO № 663 ot 30.07.2003 g. [in Russian].
3. GOST R 53438—2009 Syvorotka molochnaya. Tekhnicheskie usloviya [GOST R 53438—2009 Milk whey. Technical conditions] [in Russian].
4. Gavrilov G. B. Spravochnik po pererabotke molochnoj syvorotki. Tekhnologii, processy i apparaty, membrannoe oboru-dovanie [Technologies, processes and devices, membrane equipment]. G. B. Gavrilov, A. YU. Prosekov, E. F. Kravchenko. St. Petersburg, Professiya. 2015. 176 p. [in Russian].
5. Kurochkin A. A. Lyashenko V. V. Tekhnologicheskoe oborudovanie dlya pererabotki produkcii zhivotnovodstva [Technological equipment for processing livestock products]. A. A. Kurochkin. Moscow, Kolos. 2015. 89 p. [in Russian].
6. Shchepetova V. A. Molochnaya promyshlennost' kak odin iz istochnikov zagryazneniya okruzhayushchej sredy [Dairy industry as one of the sources of environmental pollution]. Obrazovanie i nauka v sovremennom mire. Innovacii. [Education and Science in the Modern World. Innovation.]. 2016. No. 3. P. 66—69 [in Russian].
